[发明专利]一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端

说明书

本发明属于腐蚀防护技术领域，具体为一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端。本发明的监测终端由硬件和嵌入式软件构成；硬件包含测量单元、中央处理器、通讯单元、电池单元和电源管理单元；监测终端与待测埋地管道连接，将埋地管道上的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换和模数转换，最终转换成数字量，通过通讯单元发送给后台服务器；中央处理器上运行嵌入式软件，通过监测管道信号状况，调整检测终端的测量工作时间和休眠时间，控制测量单元、通讯单元的工作状态，使中央处理器以低功耗模式运行，同时保证测量的效率。本发明具有功耗低、运行时间长、自适应的特点。

技术领域

本发明属于腐蚀防护技术领域，具体涉及一种低功耗的埋地管道阴极保护监测终端。

背景技术

在埋地管道腐蚀防护领域，传统都是采用人工现场采集阴极保护（简称阴保）参数的方式，这种方式的不足之处是工作量大、采集成本高、准确性不足、实时性较差，导致埋地管网阴极保护自动化、智能化管理水平不足。为减少人工成本，降低管道腐蚀风险，保障管网平稳运行，也有单位设计了埋地管道阴保远程监测设备（专利公开（公告）号:CN103614730A、CN104217562A），但是这些设备都是根据固定任务采集阴保参数，不足之处是设备功耗高，无法根据管道信号情况灵活调整测试任务。

发明内容

针对目前埋地管道阴保远程监测终端，其功耗较高，无法根据管道信号情况灵活调整测试任务等不足之处，本发明的目的在于提出能够根据管道信号情况灵活调整测试任务、使得测量数据更有效、功耗更低、工作时间更长的埋地管道阴极保护远程监测终端。

本发明提供的埋地管道阴极保护远程监测终端，包括：硬件和嵌入式软件两部分；其中，硬件包含测量单元、中央处理器单元、通讯单元、电池单元和电源管理单元；嵌入式软件是运行在上述中央处理器单元上的程序；

所述电池单元，为监测终端的各个单元工作提供电源；

所述测量单元，用于对输入的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换；这里，通过幅度变换，使信号幅度符合后续单元的输入要求；埋地管道上的模拟信号的输出阻抗很大，通过阻抗变换，将信号的阻抗降低，使后续单元就能测得准确的信号；测量单元的输出信号送入中央处理器；

所述中央处理器，通过运行嵌入式程序，执行相关功能，并控制监测终端各部分的工作；中央处理器经过模数转换，将模拟信号转换为数字信号；对数字量进行整理，通过串口上连接的通讯单元，发送至后台服务器；同时，中央处理器根据测量得到的管道信号是否处于正常范围，自动调整检测终端的测量工作时间和休眠时间；在休眠时间通过电源管理单元切断测量单元、通讯单元的电源，中央处理器以低功耗模式运行，从而实现整个终端的低功耗，同时保证测量的效率。

所述嵌入式软件，在中央处理器上电时自动开始运行；嵌入式程序能够进行中央处理器的初始化、运行测量任务、通讯任务和智能功耗分配；所述智能功耗分配是指根据测量得到的数据进行判断，如果数据高于正常值则以较高的频率测量，如果处于正常范围则降低测量频率，从而实现低功耗工作。

所述嵌入式软件运行流程为：

首先运行初始化程序，即对使用到的芯片内部模块进行设置，包括打开内存、定时器、模数转换器、串行通信口、输入输出接口的时钟，并使能这些模块；初始化完成后运行测量任务，每隔一段时间读取一次模数转换器的转换结果，累计若干次后计算平均值，并将此平均值存入测量数据内存区；存满一定次数的测量数据后，调用通讯任务，先与后台服务器建立连接，再将该次数组数据发送给服务器，发送成功能够接收到服务器的应答；然后进行智能功耗分配，即根据测量得到的数据进行判断，如果数据超出正常范围则提高测量频率，缩短休眠时间，最短一分钟测量一次；如果数据正常则降低测量频率，加长休眠时间，最长一天测量一次；之后中央处理器进入低功耗休眠状态，在休眠期间关断通讯单元和测量单元的电源，从而降低终端的功耗；休眠时间结束，中央处理器自动唤醒，重新开始依次执行初始化等程序；如此循环往复，便是一个完整的嵌入式程序。